除了蜜蜂以外，还有着许多重要的传粉昆虫。例如，瘿蚊会在夜晚钻进八角开花的孔中，产卵的同时也为八角花授粉。这种“植物红娘”带来了花粉，而花朵们也保护着虫卵，甚至给幼虫们带来了食物…
出品：格致论道讲坛
以下内容为中国科学院华南植物园研究员罗世孝演讲实录
很高兴来到格致论道，与大家分享我们的科研故事。我是罗世孝，来自于中国科学院华南植物园，今天分享的题目是《揭秘夜空下的植物红娘》。
看一下左边这张照片，大家知道它是什么吗？它就是经常用于制作香料的八角的果。右边是它的花，红色的，也很漂亮。花中间白色的圈圈是8个离心的心皮，对应着八角果实的8个角。
▲八角IlliciumverumHook.f.
八角是一种乔木，主要分布在广西及其周边的广东西部、云南西南部及越南北部。从左边这张图中可以看到，八角在原产地的结实率是非常高的。
那么，八角是靠什么传粉的呢？
说到传粉，大家往往会想到蜜蜂，它是植物和农作物的重要传粉昆虫：比如北方的苹果、南方的荔枝，都是由蜜蜂授粉的。
我们走访了广西的八角原生地，询问种植户八角是由什么传粉的，结果他们基本上都说“不知道”。有一些技术人员告诉我们“不是蜜蜂还能有谁呢？”
同时，我们还了解到广东有些地区也曾经大面积地种植过八角，但是它只开花，不结果。这就是第二个问题：为什么有些地方种植的八角不结果？我们的科研故事为这两个问题提供了答案。
垃圾桶里捡回来的发现
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我们在科研中，往往会经历“先简化”的过程，所以选择红花八角作为第一个研究对象。红花八角是一种小灌木，它的花是红色的，非常漂亮。
▲红花八角IlliciumdunnianumTutch.
要观察访花昆虫，我们首先得了解植物的开花物候，看看这个花是什么时候开的。通过观察，我们发现红花八角在晚上开放。
▲花丝肥大晚上开放无花蜜
接下来要去了解它的结构。解剖以后，我们发现这个花刚开放的时候是没有花蜜的，它还有另外一个特点：花丝非常肥厚。
观察传粉昆虫的工作需要在花期里进行，红花八角的花期大概是在3月底到4月中这短短的时间之内。当时我和师弟观察了3个星期。但很遗憾，一直没有看到真正的访花昆虫。
由于我们急着去海南出差，在回实验室之前，就把一些已经开过的花采集到密封袋里，准备带回实验室用于观察。
我将这一袋子花放在办公桌上就去出差了。从海南回来的时候，发现密封袋里出现了很多类似蛆一样的幼虫。当时我就想：完蛋了，这些花已经没用了。于是我把它们丢进了垃圾桶里。
但当我在实验室处理从海南采回来的材料时，就开始回想：刚才那个袋子里面有那么多幼虫，它们应该不是在我的办公室里生成的。可能采花的时候，就有虫子在这些花里产卵，然后在这个时候变成了幼虫。
▲密封袋中的幼虫
我马上从垃圾桶中捡回了密封袋，将这些幼虫放在解剖镜下观察，发现它们很一致，结构、形态基本相似。
这说明我们很可能错过了昆虫的访花产卵。有了调查方向，我非常兴奋，申请立即出差，并且在这次带上了实验室的解剖镜。
再次回到山上的实验地点，我们采了花之后，立即将它放到解剖镜下观察。这次我们确实在花中间发现了虫卵（见右图），确定了虫卵确实在这个花里面，我们在办公室看到的幼虫就是由这种虫卵孵化出来的。
但是很遗憾，这一年的花期已经结束了，我们没能进一步观察到是由什么昆虫来访花的。我们只能等待明年花开的时候，再来“守花待虫”。
揭开植物红娘的神秘面纱
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经过一年的准备，我们在第二年的花期来到实验点，用袋子套住那些即将开放的花，不让它受其他昆虫的干扰。在学术上，我们把这种没有受过昆虫访问的花叫做处女花（virginflower）。
红花八角的花是晚上开的，我们就每人分工盯几朵；当花开放的时候，就把这个袋子撤掉。
▲松脂瘿蚊(Resseliellasp.)访问处女花（virginflower）
从图中可以看到，红花八角刚开的时候，只开一个很小的孔。这时，一种瘿蚊就会来到这个花上，并且以很快的速度钻到花里面。因为开花的孔很小，所以我们没办法观察到它在花内的行为。不过我们有一个“大杀器”：当瘿蚊尝试进入到花里，或者当它从花中出来的时候，我们就用毒瓶将它给收了。
收集瘿蚊以后，我们就解剖这朵花，并且在解剖镜下观察。可以看到，（右上图）黑色箭头指示的就是瘿蚊带进去的花粉，白色箭头证明它已经在里面产了虫卵。而花周边的雄蕊没有开裂，说明这些柱头上的花粉都是第一次访问的瘿蚊带进来的，它对这个植物进行了授粉。
通过下图可以看到，当我们快速杀死花里面的瘿蚊时，它尾部的卵还没有产完。虽然很遗憾，但这些瘿蚊为我们的科研做出了贡献。
发现这个现象以后，我们就要去做重复实验，验证结论是否稳定。另外我们也需要排除是否有其他昆虫也在访花。所以我们通宵观察，时刻紧盯。
有一次我们观察完一个通宵，当我来找师弟的时候，发现怎么叫也没有回应。到处找，发现他在一个石头上睡着了。所以科研的发现是快乐与痛苦并存的：它有很兴奋的瞬间，但当你兴奋过头，也有很困的时候。
▲左：第一晚
中：第二（三）晚
右：第四晚至第七晚
鉴于花里面有虫卵，我们就去追踪这个虫卵下一个阶段的生活史是怎样的。我们解剖完以后发现，第一个晚上，瘿蚊就会进入到花里，带来花粉然后授粉，并且产卵在八个离心心皮的洞穴中间。
第二天晚上，当这个柱头被授粉以后，它八个离心的心皮就会合拢，形成一个封闭的室，将虫卵很好地保护在中间，这也是我们第一年没有看到虫卵的原因。然后到第四天左右，花里面就会出现幼虫，它从虫卵到幼虫的时间非常短。
我们就在想：这个花室是不是也类似于母鸡孵化小鸡，里面有很高的温度？我们买来了一个温度监测仪，这上面有两个探头，一个探头放在花里面，一个探头放在外面，这样它可以同时监测花内外的温度差。
▲花内外温差
左：晚上右：白天
这两张图分别是晚上12个小时和白天12个小时花内外的温差。红色的线是花刚开时花内的温度；蓝色的线代表花瓣密闭以后，虫卵孵化和幼虫成长阶段花内的温度。
我们发现花刚开的时候，这个温差基本在1.5度左右，当花形成一个更加密闭的空间，它的温差基本在2.5度左右。这说明花在产热，而且它是一个很好的温室。
幼虫出现以后，我们继续观察花中幼虫的行为。我们发现开始并没有花蜜的花，在这个时候在肥厚的花丝上面出现了一些分泌物。同时我们观察到幼虫会取食花丝上面的分泌物，将其作为发育的营养物质。
这样，我们就通过红花八角了解到瘿蚊的生活史，并且知道瘿蚊是红花八角的传粉昆虫。之后我们观察了广西八角的传粉昆虫，也对八角属其他的9个种进行了观察，最后发现在八角属的植物和传粉的瘿蚊之间，形成了一种“你为我授粉，我为你育儿”的互利共生的关系。
▲上：八角移栽（左图）与收集有瘿蚊茧的土壤（右图）
下：瘿蚊引入控制实验
研究完八角的传粉类群以后，我们把广西已经开花的植株移到广东，种到我们的华南植物园。第一年它能很好地开花，但是不结果；第二年我们又从广西把表土里面的瘿蚊茧引入到华南植物园里，但发现瘿蚊还是不能完成生活史。
这就证明了八角在广西的种植区域，很可能是由瘿蚊的分布区域决定的。广东等其他区域没有瘿蚊，所以不能种植八角。或者从另外一个角度来说，传粉昆虫决定了重要经济作物的种植区，也决定了它们在客场种植的成败。
世界上没有无缘无故的“肥”
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接下来我们就想：八角-瘿蚊这样的共生系统是否也存在于八角属所在的五味子科类群？接下来，我们就对的五味子科的南五味子属进行观察实验。
当完成这幅图的时候，我问正在上小学的儿子：“如果要从这几个种里面选择一个去做观察实验，你觉得哪一个是最好的？”他跟我说：“肯定是最下面一个。”我说：“为什么？”“因为最下面一个和上面的都不一样。”
其实小孩的感觉还是很好的，也符合我们做实验时的一个基本判断：我们做实验往往从最特殊的开始。
▲黑老虎(Kadsuracoccinea(Lem.)A.C.Smith)
首先介绍一下，这种最特殊的植物叫黑老虎，它的花是红色的，花期在4-6月。黑老虎是一种木质藤本，它一般会爬在树上面，最后爬到树冠上去开花。
这就给我们的野外实验造成了困难。当我们走到树下以后，可以从地上捡到花，但是一抬头，便看不到花在哪里，这就更加难以去观察它的传粉者。
这里说一个题外话。当我们的文章发表以后，香港大学的Richard教授就问我：“你是怎么完成传粉观察任务的？我在一二十年间都在